专利名称：使用自适应天线发送和接收信号的设备和方法
技术领域：
本发明总的涉及无线通信系统，例如蜂窝通信系统。更具体地，本发明涉及通过使用具有自适应波束特性的天线使通信系统中发射的信号的传输和接收更方便的一种设备和相关的方法。天线波束特性是自适应的，至少是部分地响应于无线通信信道的传播特性，在通信系统运行时在该信道上发送无线通信信号。
通信系统至少由通过通信信道互连的一个发射机和一个接收机组成。将由发射机产生的包含信息的通信信号发射到由接收机接收的通信信道上。接收机恢复通信信号的信息内容。
无线通信系统是其中通信信道为由电磁频谱定义的射频信道的一种通信系统。蜂窝通信系统是无线通信系统的一个范例。在射频信道上发送的通信信号是通过把载波和要被发送的信息组合，即调制，而被构成。接收机通过执行相反的处理，即解调通信信号以恢复信息，从而将该通信信号恢复为信息。为了说明起见，以下的说明只描述了接收通信信号的接收机的运行，更精确地说，接收机恢复由发射机发射的信号中所包含的信息的信息内容。
由发射机发射给接收机的通信信号，当接收机接收时，必须具有至少最小能量电平和信号质量水平，以允许接收机重新产生所发射的信号。
要被发射到接收机的信号，当在传输信道上传输时，易受到散射，绕射，反射和衰减的影响。发射信号的信号反射造成被接收机实际接收的信号是由发射机发射的信号和通过除了直接视距路径以外的不同路径的分量的总和。有时直接视距路径被阻塞，接收机实际接收的信号仅由反射信号分量构成。
因为由接收机实际接收的信号可以是在多条路径上传送的信号分量的总和，所以通信信道有时也称为多路径信道，和由接收机实际接收的信号有时被称为多路径信号。也就是说，通信信道有时是在发射机和接收机之间延伸的多条信号路径。
多路径信号的信号分量的能量电平取决于该分量传输的路径。直接视距信号分量的功率，即与能量电平有关的值，由麦克斯威场方程定义。反射信号分量的功率由雷达方程定义。因此，直接视距信号分量的功率或绕射信号分量的功率以离发射机距离的平方或更高阶函数递减，反射信号分量的功率以离发射机距离的四阶或更高阶函数递减。
结果，当发射机和接收机之间的距离增加时，比直接(或接近直接)视距信号分量长得多的反射信号分量典型地成为比直接视距信号分量弱得多。当发射机和接收机之间距离很大时，反射信号分量只占接收机接收的信号功率的可忽略的部分，这样发射机可被认为是“点源”。
当反射信号分量(也称为多路径信号分量)构成接收机接收的信号的重要部分时，无方向性(或“全向”)天线典型地能最好地恢复包含在发射机发射的信号中的信息。反之，当接收机接收的信号不包括多路径信号分量的重要电平时，可使用定向天线。
如上所述，蜂窝通信系统是无线通信系统。蜂窝通信系统包括位于一个地理区域内的多个互相间隔的固定台址的收发信机，被称为基站。每个基站供应部分的地理区域，称为网孔。可移动位置的收发信机，称为移动单元，可位于由蜂窝通信系统环绕的地理区域内的任何位置(即，在任一网孔内)。当移动单元在这样的位置时，可把通信信号发射到至少一个基站。
当移动单元在网孔之间移动时，移动单元从一个基站传送到另一个基站。也就是说，当和第一基站通信的移动单元移出第一基站规定的网孔并移入第二基站规定的网孔时，移动单元开始和第二基站通信。从第一基站传送到第二基站自动发生，而不明显地中断利用蜂窝通信系统进行的通信。
典型地，蜂窝通信系统的每个基站包括用于向位于网孔内任何位置的移动台发射信号和接收信号的天线。基站实际接收到的信号有时是由从移动台通过多路径信道的许多不同路径发射的信号的各种反射构成的复杂干涉图形。也就是说，发射信号的源，即移动单元，在本例中被基站看作为“宽”信号源而不是“点”源。
由于上述的原因，当移动单元和基站之间的距离增加时，多路径分量的功率趋向于变成比由移动单元在直接路径上发射到基站的信号弱得多。在这种情况下，移动单元被基站看作为相当“窄”的信号源。并且当移动单元和基站之间的距离进一步增加时，移动单元被基站看作为更像一个“点”源。
具有定向天线的基站允许更好地接收由这样的位于远端的移动单元发射的信号，由定向天线形成的天线方向性图形包括拉长的主波瓣。然而，当移动单元靠近基站时，由于信号的多路径信号分量常常构成接收信号的重要部分，具有无方向性天线的基站，其天线方向性图形包括较宽的主波瓣，典型地能更好地接收由移动单元产生的信号。
虽然有些现有的基站包括定向天线，但定向天线的特性是固定的。也就是说天线波束构形具有标称的固定波束形状。
虽然可操纵或自适应的天线装置是已知的，但这样的天线装置通常都用于雷达和天文应用上。
在雷达应用中，信号脉冲(发射脉中)典型地在已知位置、已知时间和已知方向上发射。雷达系统检测到从目标反射的信号脉冲(“反射脉冲”)。目标典型地位于离发射发送脉冲的位置很远的距离，该目标可被认为是一个点源。在处理反射脉冲时，利用了有关原先的发射脉冲的信号发射时间和发射脉冲的发射方向的信息。例如，目标的多普勒频移速度指示可以以这样的方式被确定。当目标形成一个点源时，典型地利用具有非常长的主波瓣的定向天线，以便非常精确地确定目标位置。
在天文应用中，也典型地利用定向天线。定向天线被用来检测由远距离信号源产生的信号，它也可被看作为是点源。
在利用自适应定向天线的这两个应用中，多路径信号分量是不希望有的，因为这样的分量会导致雷达应用中的假目标的产生。目的是使用于确定远距离信号位置的分辨率最大化。
也提出把可操纵天线系统用于蜂窝应用，其中拉长的天线波瓣的天线增益有助于提供可接受的信号强度给远端移动台，同时抵制在其他网孔中的使用相同频率的其他移动台的干扰(它典型地位于从基站看来的不同方向)。这使用了具有实际恒定的波瓣特性的波束，而不具有通过机械、电子或其他方法使该波瓣指向不同方向的能力。该技术是自适应地相加在相控阵天线的多个单元的每一个上的分量，在用相位和幅度调制变换所述分量以后，这样任意的波瓣特性可被自适应地形成，其中天线系统具有的总的零增益点指向一个或多个特定的偏轴的干扰源。这种技术有时称为“自适应零点”技术。也就是说，波瓣特性被形成为拒绝多个其它信号源。
随着蜂窝通信网以及其它类型的无线通信系统的利用变得越加普及，对系统越加增长的使用要求被分配给这样的通信的射频信道被有效地利用。在蜂窝通信系统的例子中，具有取决于在移动单元和基站之间传输的通信信号的传播特性的天线特性的蜂窝通信系统的基站能使分配的频道更有效地被利用。其他类型的无线通信系统也能从利用这样的天线中得到好处。
从这种与无线通信系统，例如，蜂窝通信系统有关的背景信息看来，本发明的重大改进已得出。
本发明有利地提供了用于使无线通信系统，例如，蜂窝通信系统中的通信更方便的设备和相关方法。利用了具有自适应波瓣特性的定向天线。因为天线特性是自适应的，所以天线特性可以以一种方式被选择来最好地发射和接收在通信系统运行期间所发射的信息。
按照本发明的一个方面，公开了用于具有第一通信站和至少一个第二通信站的通信系统的设备和相关方法。该设备被连接到第一收发信机，以便在第一和第二通信站之间在无线通信信道上的通信信号的传输。传播特性确定器确定无线通信信道的传播特性，在该信道上通信信号在通信站之间传输。天线具有的天线特性自适应地响应由传播特性确定器所确定的传播特性。
本发明的另一个方面，无线基站发射下行链路信号给至少一个移动单元，并从移动单元接收上行链路信号。一旦接收到的话，收发信机电路产生下行链路信号，并且处理上行链路信号。距离确定器用来响应于由收发信机电路处理的选择上行链路信号。距离确定器确定代表移动单元和收发信机电路之间距离的距离值。天线被连接到收发信机电路。天线具有能自适应地响应距离确定器确定的距离值的天线特性。
例如，当在移动单元和收发信机电路之间的距离被确定为相当大的距离时，天线的天线方向图的波瓣被拉长，以便隔离上行链路信号和抑制偏轴噪声与干扰信号。当在移动单元和基站之间的距离被确定为相当小的距离时，天线波束构形的天线方向图的波瓣被选择为不太拉长的，且天线接近为非定向天线的特性。借此天线能较好地获取在移动单元和基站之间形成的多重信号路径上传送的偏轴信号。
更一般地，因为天线的天线特性自适应地响应于在第一和第二通信站之间延伸的通信信道的传播特性，所以，当通信信道传播特性改变时，天线的天线特性自适应地以一种方式改变，以便最好地确保适当地接收在收发信机之间传输的信号。当通信信道传播特性表示，出现了多路径的重要分量时，天线的天线特性被选择为有利于接收在这样的信道上传输的大部分信号能量。相反地，当通信信道的传播特性表示，出现较少的散射量时，天线的天线特性被选择为抑制偏轴信号和隔离在通信信道上传输的直接路径信号。
对本发明的更完全的理解和本发明的范围，可从下面简述的附图，以下以本发明的当前最佳实施例的详细描述，和所附权利要求书得出。
图1是其中引用本发明实施例的通信系统的功能方框图。
图2A，2B和2C是说明构成本发明实施例的一部分的自适应天线可形成的各种不同天线波束构形的示意图。
图3是构成本发明实施例的一部分的天线阵列的局部功能块的局部示意图。
图4是类似于图3所示的，但由增多数目的天线单元构成的天线阵列的局部功能块的局部示意图。
图5是类似于图3所示的局部功能块的局部示意图，但其中加到天线阵列的天线单元的信号在相位上互相偏移，以便在天线阵列的一个角度上合成平面波前。
图6是蜂窝通信系统的示意图。
图7是本发明实施例的无线基站的功能方框图，它能被用来构成图7所示的蜂窝通信系统的一部分。
首先参照图1，图上表示了一个总的以10表示，包括本发明的实施例的通信系统。通信系统10是无线通信系统，允许在发射位置，此处是能移动位置的位于远端的收发信机12和接收机，此处是固定位置的收发信机14之间进行通信。虽然所显示的实施例包括两个收发信机12和14，在其他实施例中，发射站只由一个发射机构成，及接收站只由一个接收机构成。
由收发信机12的发射机部分产生的通信信号在一个或多个射频通信信道上被发送。固定位置的收发信机14包括具有发射机部分和接收机部分的收发信机电路16。收发信机电路16的接收机部分被调谐到射频信道上，在此射频信道上发射由收发信机12产生的通信信号。
由收发信机12产生的通信信号形成射频电磁信号，它可在射频信道上被发射。
被连接到固定位置收发信机14的天线装置18检测由收发信机12在射频信道上产生的通信信号。天线装置18把射频电磁信号变换为在线路22上产生的电信号，它被加到收发信机电路16的接收机部分。
控制装置24通过线路26被连接到收发信机电路16，及通过线路28被连接到天线装置18。在所示的实施例中，控制装置24不仅被用来控制收发信机电路16的运行，还被用来构成传播特性确定装置，它被用来确定在收发信机12和14之间延伸的通信信道的传播特性。响应于由控制装置24构成的传播特性确定装置所确定的通信信道传播特性，控制装置还被用来选择天线装置18的天线方向图的波瓣形状。
在本发明的一个实施例中，当收发信机12和14之间距离相当小时，天线方向图的主波瓣被选为接近或成为无方向性的。当收发信机12和14之间距离增加时，主波瓣在形状结构上被选为加长的。
控制装置24能导致天线装置18的天线方向图的波瓣形状自适应地改变。借此，当收发信机之间的通信信道特性改变时，天线装置的天线波束形状可改变成提供最好地用于收发信机12和14之间的通信。
通信系统10是各种不同类型的无线通信系统的示范例，其中发射站发送通信信号到接收站。例如通信系统10是蜂窝通信系统的示范例，其中收发信机12形成移动单元，且收发信机14形成以传统方式连接到公共业务电话网(PSTN)的无线基站。
在安装有蜂窝通信系统的许多地区中，移动单元和无线基站之间在一个或多个射频信道上传输的信号受到很大程度的多路径失真。如上所述，例如由移动单元发送到无线基站的通信信号在被基站接收时，实际上是由通过多路径传输到基站的多个信号部分组合而构成的复杂干涉图形。在图1的说明中，除了以直接视距路径32传输的信号分量以外，信号分量以反射路径传输，例如路径34，其中传输信号的信号分量被目标物36反射。路径34定义了入射路径部分和反射路径部分。路径34仅仅是个例子。呈现大量多路径分量的通信信道包括类似于所示路径的许多路径。
在有些情况下，在移动单元和无线基站之间不存在直接视距路径。当存在大量的多路径失真时，发射信号源，例如移动单元，不能呈现为一个点源，而是移动单元对于基站呈现为比点源“宽的”源。在有些情况下，移动单元对于基站可呈现为几十度宽的源。在这种情况下，天线，此处是收发信机14的天线装置18，的天线方向图的波瓣形状在结构上被选为不太定向的，以便恢复大部分的信号能量。
直视距无线信号，例如在路径32上传输的信号分量，由麦克斯威场方程定义。所以在自由空间，信号场强随距离的一次方减小，功率电平随距离的平方函数减小。绕射信号呈现类似的特性，但绕射信号的场强还随通过裂缝较快地扩散的能量而减小，裂缝可被看作为定义一个新能源。
相反地，当多路径是两条或多条路径段的产物时，多路径信号或反射信号由雷达方程定义。对于图1所示的示例的路径34，路径由入射路径部分和反射路径部分构成。每个路径部分影响在多路径信道上传输的信号分量的信号功率，作为乘以反射信号分量的表面的反射特性的第二函数。反射信号分量的功率随距离的四次或更高次方下降，由雷达方程约束。
所以直接视距信号和多路径信号的功率电平，当移动单元和基站之间的距离增加时，随距离的函数以不同的速率下降。而且反射信号变得更弱，它相对于直视距信号分量较不重要。另外，从基站看到的移动单元的视在尺寸随着移动单元和基站之间的距离增加而减小。
图2A，2B，2C显示了由收发信机，例如图1所示的收发信机12，在通信信道上发射的，并由接收机，例如图1所示的收发信机14，接收的信号能量的角分布。
图2A所示的角分布38代表在通信信道上发射的只呈现多路径散射的相当小总量的信号的能谱。信号能量的大部分被包含在很窄的角度区域中。能量的点源呈现类似于分布38的能谱。因此位于远距离的信号源呈现这样的类似分布。
图2B和2C所示的角分布40和42代表在通信信道上发射的呈现大量多路径散射的信号的能谱。信号能量被包含在较宽的角度区域中。因此位于近距离的信号源呈现这样的类似的分布。
由无线基站在多路径信道上发射到移动单元的信号呈现类似的特性，也就是说当移动单元和基站之间的距离增加时，由基站发送到移动单元的信号的多路径信号分量典型地逐渐变为相对于直接视距信号分量较不重要。
基站天线装置，例如图1所示的天线装置18，能最好地检测在信道上传输的以窄角度分布的信号，当天线装置的天线方向图的波瓣形状是高定向性和包括在位于远距离移动单元的方向上延伸的拉长的主波瓣时，能最好地发射信号给移动单元。相反地，当能量的角分布很宽时，在基站和移动单元之间传输的信号的多路径信号分量构成传输信号的重要部分。当天线装置的天线方向图的波瓣形状较无定向性，即当主波瓣在形状上不太拉长时，基站天线装置(例如，天线装置18)的波瓣结构能最好检测由位于近距离的移动单元发射的信号，并能发射信号给位于近距离的移动单元。
如以上说明所表示，能最好地有利于收发信机12和14之间的通信的天线装置18的天线主波束形状取决于在收发信机之间延伸的通信信道的传播特性。当通信信道传播特性是使得多路径分量构成在收发信机之间传输的信号的重要部分时，具有无方向性，即不拉长的主波瓣的天线方向图能最好地有利于收发信机之间的通信。相反地，当通信信道传播特性是使得多路径分量构成在收发信机之间传输的信号的较不重要部分时，具有定向性，即拉长的主波瓣的天线方向图能最好地有利于收发信机之间的通信。
因为在直接路径功率电平对非直接路径信号分量的陡降的距离之间的关系，本发明的一个实施例利用了对收发信机间隔距离的确定来确定通信信道的传播特性。在本发明的另一个实施例中，收发信机接收的信号的角能量分布被用来确定通信信道的传播特性。在其他实施例中，信号强度或信号质量指示被用来确定通信信道的传播特性。
图3显示了其中天线装置18构成相控阵且它由两个天线单元62和64组成的实施例。由天线单元62，64组成的相控阵定义了天线方向图66。天线单元62和64构成辐射单元和上行链路接收机，它们共同以常规方式构成切换的波束或可操纵波束天线。在切换波束结构中，天线方向图通过物理延迟，例如通过改变到天线单元62和64的馈线的实际路径长度而被选择。
图4显示了构成本发明另一个实施例的一部分的天线装置的天线阵列。在这个实施例中，天线阵列由七个天线单元68，72，74，76，78，82和84组成。由天线单元68-84组成的天线阵列共同合成定向天线方向图86，它由沿纵轴88拉长的主波瓣组成。这里，天线阵列再次可构成切换波束天线或可操纵波束天线。通过改变阵列的单元数，可按要求进行选择。
例如，当只选择天线单元68-84中的两个单元来构成阵列的有源单元时，图3所示的天线波束结构66，可由图4所示的天线阵列构成。也就是，加到其余的天线单元的信号幅度为零值。图3和4仅仅是许多不同装置的例子，通过它可自适应地改变波瓣形状。
天线波束结构也可通过引入相移到加在各个天线单元的信号上而被改变。
图5再次显示了图4所示的天线阵列，它由七个天线单元68，72，74，76，78，82和84组成。这里，天线单元被设置为互相脱机，以说明相位延迟，它们被引入来合成在宽边的一个角度上的平面波前。加到天线单元68-84的信号的相移量分别由线段68-1，72-1，74-1，76-1，78-1，82-1和84-1表示。如图所示，加到头三个天线单元68-74的信号的相移是正的，而加到底下三个天线单元78，82和84的信号的相移是负的。由天线单元68-84的阵列构成的天线方向图再次定义了拉长的波瓣。
图6显示了蜂窝通信系统，总的表示为100，其中可实现本发明的实施例。蜂窝通信系统100包括多个网孔112，限定了一个地理区域。网孔112每个由无线基站114限定。为了说明的目的，无线基站114在由系统110环绕的地理区域内被画成间隔相等距离的位置。
基站114每个通过线路116连接到移动交换中心(MSC)118。MSC118通过线路121连到公共业务电话网(PSTN)119。
在位于呼叫站的用户和位于由蜂窝通信系统110环绕的地理区域内的任何位置的选择的移动单元之间，允许进行电话通信。对所选择的移动单元12的呼叫以传统方式传送到系统110的基站114。
一旦呼叫传送到适当的一个基站114后，基站产生被发送到所选择的移动单元122的调制信号。当选择的移动单元122响应于发送给它的调制信号时，在呼叫站和选择的移动单元之间的电话通信得以实施。
图7显示了本发明实施例的无线基站114。当基站114在图7示意说明所显示的位置时，基站114共同构成和定义了一个蜂窝通信系统。
天线单元阵列128通过波束形成器130连接到基站114。天线阵列用来接收由移动单元在一个或多个射频通信信道上发射给它的射频电磁信号。天线阵列由交换波束天线或可操纵波束天线组成，如分别由图3-4和5-6所描述的。波束形成器130确定了由天线单元128构成的天线阵列的特性。波束形成器130可由Butler或Blass矩阵形成。矩阵的每个输出相应于在给定波束方向上以传统方式交换的波束。由天线单元128检测的信号被变换成在线路131上的电形式。线路131被连接到波束形成器130，波束形成器130被连接到下变频器134。
下变频器134以传统方式变换加到其上的信号，以形成在线路136上的下变频信号。线路136连接到解调器138。解调器138用来以传统方式解调加到其上的信号，和产生在线路142上的解调信号，线路142连接到均衡器144。
均衡器144用来均衡加到其上的信号，和产生在线路146上的均衡信号，线路146连接到误码检测器148。
误码检测器也被连接来接收由解调器产生的在线路142上的解调信号。误码检测器用来通过比较均衡器144的输入和输出而检测接收信号的误码。在线路152上产生代表由误码检测器148检测的误码数的信号。
在其上产生由均衡器144生成的均衡信号的线路146也被连接到译码器154。译码器154译码在其上接收的信号并产生在线路156上的译码信号，该信号被提供给，例如，PSTN。
控制装置162连接到线路152和线路146，用来接收由误码检测器148检测的误码指示和用来接收由均衡器144生成的均衡信号指示。控制装置也连接到线路142，用来接收由解调器产生的在线路142上的信号。
控制装置用来至少确定在其上发送信号给基站的通信信道的传播特性。
在一个蜂窝通信系统中，例如由移动单元产生的上行链路信号被合成为先前发送的下行链路信号。例如，在特别移动组(GSM)蜂窝通信系统中，在GSM系统运行期间发送的定时超前(TA)值可被用来代表移动单元和基站之间间隔距离。由于在移动单元和基站之间传输的上行链路或下行链路信号的光速的延迟被利用来提供指示移动单元和基站之间的间隔距离。根据所确定的距离，可选择由天线单元128构成的天线的天线方向图。
由天线单元128构成的天线的天线方向图也可作为在接收信号的角能量分布范围内的基站接收的上行链路信号能量电平的函数而被选择。信号的允许的信号强度作为距离和射频信道传播特性的函数而变动。如果已知由移动单元发射的上行链路信号的功率电平，则在基站接收的信号的信号强度可被转换为对发射信号的射频通信信道的传播特性的测量。强信号或呈现很少能量散布的信号代表了良好的视距条件，其中定向的天线方向图是有利的。较弱的信号强度或较大的能量散布代表了最好用更宽的天线方向图。接收信号的信号强度再次由控制装置162确定，其中控制装置162用来形成接收信号强度检测器。
由天线单元128构成的天线的天线方向图还被做成为，在由信道均衡器144测量时，由基站接收的信号的检测失真的函数。同样地，天线波束形状还可被做成由误码检测器148检测的误码数的函数。
在本发明的再一个实施例中，由天线单元128构成的天线的天线方向图被做成为，在移动单元和基站之间的距离，接收信号的角能量分布、接收信号的信号强度、和／或代表解码信号的信号质量的误码数的组合的函数。
控制装置162产生在线路166上的信号，它被连接到波束形成器130。波束形成器130由每个天线单元128的单个单元或分布单元形成。装置130接通或关断所选择的天线单元128，或改变加到天线单元128的信号的相位和／或幅度，借此使天线方向图成为想要的特性。
基站还包括用于把下行链路信号发送到移动单元的发射机电路，此处被显示为包括用于对所加的信号(例如，来自PSTN的信号)进行上变频的上变频器168，和用于调制上变频信号的调制器172。被调制器172调制的调制信号被加到由天线单元128构成的天线上，以便使调制信号发送到远端位置的移动单元。
虽然上行链路信号不一定在同样的射频信道上发送，但当基站发送下行链路信号给移动单元时，天线方向图可被选择为按照上述技术所选择的方向图的函数。通常在接收上行链路时所选择的天线是高定向性时，用于最好地发送下行链路信号的天线方向图典型地也是高定向性的。相反地，被选择来接收宽分布的上行链路信号(即显然有大量多路径失真水平的上行链路信号)的天线方向图不提供用于其后发送下行链路信号给移动单元的定向天线方向图的精确方向的指示。
因为天线波束构形能根据在移动单元和基站之间延伸的通信信道的传播特性的测量自适应地改变，所以天线波束构形可在时分多址TDMA系统的单帧的接连时隙期间被改变，以配置天线方向图在和多个移动单元的后继的通信期间最好地发射和接收所传输的信号。
更一般地，本发明的实施例允许天线的天线方向图自适应地改变，借此提高相控阵或其他天线系统的性能。当天线方向图可被自适应改变时，可免除在非定向天线方向图和高定向性天线方向图之间进行折衷的需要。在蜂窝通信系统基站包括用于自适应改变天线的天线方向图的形状的设备的示例性实施例中，使通信相对于在基站接收的信号上的噪声和干扰源有利地最佳化，同时使由基站发送的信号对于网络的其余部分的干扰最小化。
本发明的当前最佳实施例以一定的特定性被描述。前面的描述是用于实施本发明的最佳实施例，本发明的范围不应当限于这个说明。本发明的范围由以下权利要求书来限定。
权利要求
1．在具有一个第一通信站和至少一个第二通信站的无线通信系统中，连接到第一通信站的，用于使在无线通信信道上在第一通信站和第二通信站之间的无线通信信号的传输更方便的改进的设备，所述设备包括传播特性确定器，用于确定无线通信信道的传播特性，通信信号在该信道上在第一通信站和第二通信站之间传输；相连接的天线，用于接收由传播特性确定器所决定的传播特性的指示，所述天线具有的天线特性能根据由传播特性确定器所决定的传播特性自适应地选择。
2．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述传播特性确定器分别确定在第一通信站和第二通信站之间在无线通信信道上发送的通信信号的传播延时。
3．根据权利要求2的设备，其特征在于，其中由第二通信站发送给第一通信站的通信信号定义为上行链路信号，其中由第一通信站发送给第二通信站的通信信号定义为下行链路信号，及其中由所述传播特性确定器所确定的传播延迟是通过确定在由第一通信站发送所选择的下行链路信号和第一通信站接收相应于此的所选择的上行链路信号之间的时间间隔的指示而被确定的。
4．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述传播特性确定器确定代表分别在第一通信站和第二通信站之间在无线通信信道上发送的通信信号的角能量分布的数值。
5．根据权利要求4的设备，其特征在于，其中由第二通信站发送给第一通信站的通信信号定义为上行链路信号，及其中由所述传播特性确定器所确定的数值代表上行链路信号的角能量分布。
6．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述传播特性确定器确定代表分别在第一通信站和第二通信站之间在无线通信信道上发送的通信信号的信号质量的数值。
7．根据权利要求6的设备，其特征在于，其中由第二通信站发送给第一通信站的通信信号定义为上行链路信号，及其中由所述传播特性确定器所确定的数值代表上行链路信号的信号质量。
8．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述传播特性确定器确定代表分别在第一通信站和第二通信站之间在无线通信信道上发送的通信信号的信号强度的数值。
9．根据权利要求8的设备，其特征在于，其中由第二通信站发送给第一通信站的通信信号定义为上行链路信号，及其中由所述传播特性确定器所确定的数值代表上行链路信号的信号强度。
10．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述天线的天线特性包括所述天线的天线方向图的波瓣形状。
11．根据权利要求10的设备，其特征在于，其中波瓣形状结构能根据传播特性自适应地选择。
12．根据权利要求10的设备，其特征在于，其中波瓣形状定义主波瓣，及其中所述天线的天线方向图的主波瓣的波瓣形状结构能根据由所述传播特性确定器所确定的传播特性自适应地选择。
13．根据权利要求12的设备，其特征在于，其中主波瓣的波瓣形状能自适应地选择，以构成拉长的主波瓣或不拉长的主波瓣。
14．根据权利要求13的设备，其特征在于，其中主波瓣的波瓣形状还能自适应地选择，以构成在拉长的主波瓣和不拉长的主波瓣之间的所选择的主波瓣形状。
15．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中第一通信站形成无线基站，其中第二通信站形成可移动位置的收发信机，及其中所述传播特性确定器连接到无线基站，以构成基站的一部分。
16．根据权利要求15的设备，其特征在于，其中所述天线连接到无线基站。
17．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中所述天线包括由多个天线单元组成的天线阵列，具有基本特性的多个天线单元共同定义所述天线的天线特性。
18．根据权利要求16的设备，其特征在于，其中所述天线的天线特性通过天线阵列的每个天线单元的场的叠加而形成。
19．根据权利要求17的设备，其特征在于，其中所述天线的天线特性通过自适应改变构成天线阵列的天线单元数目而被自适应地改变。
20．根据权利要求19的设备，其特征在于，其中所述天线的天线特性通过改变加到天线阵列的所选择的天线单元的信号的相位而被自适应地改变。
21．根据权利要求19的设备，其特征在于，其中所述天线的天线特性通过改变加到天线阵列的所选择的天线单元的信号的幅度而被自适应地改变。
22．根据权利要求1的设备，其特征在于，其中无线通信信道包括上行链路信道和下行链路信道，及其中所述传播特性确定器确定上行链路的传播特性。
23．在具有一个第一通信站和至少一个第二通信站以及无线通信信道的通信系统的用于通信的方法中，无线通信信号在该无线通信信道上分别在第一通信站和第二通信站之间发送，用于至少接收由第二通信站产生的通信信号的方法的改进，所述方法包括以下步骤确定在无线通信信道上在第一通信站和第二通信站之间传输的通信信号的传播特性；以及根据在所述确定步骤所确定的传播特性自适应地选择天线的天线特性。
24．用于发射下行链路信号到至少一个用户单元和从至少一个用户单元接收下行链路信号的无线基站，所述无线基站包括用于产生下行链路信号和用于处理上行链路信号的收发信机电路；传播特性确定器，根据由所述收发信机电路处理的选择的上行链路信号进行工作，所述传播特性确定器用于确定代表无线通信信道的传播特性的数值，通信信号在该信道上在用户单元和收发信机电路之间传输；以及连接到所述收发信机电路的天线，所述天线具有根据由传播特性确定器所确定的数值自适应地改变的天线特性。
全文摘要
在通信系统,例如蜂窝通信系统中,用于使信号的接收和发送更方便的设备(114),和相关方法。天线(128)具有的天线方向图自适应地响应于通信系统的通信站之间延伸的传播特性。天线的天线方向图根据传播特性来被选择。当传播特性表示信道只呈现不重要的多路径分量时,天线方向图被选择为高定向性的,及当传播特性表示信道呈现重要的多路径分量时,天线方向图被改变成为较少的定向性。
文档编号H04B7/02GK1205812SQ9619928
公开日1999年1月20日 申请日期1996年11月6日 优先权日1996年11月6日
发明者L·H·林贝克, D·A·史密斯 申请人:艾利森电话股份有限公司